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无线通信如何利用多天线技术提高无线信号覆盖范围无线通信技术的迅速发展使得人们在日常生活中享受到了便捷的移动通信服务。
然而，由于无线信号传输的特点，信号覆盖范围受到了限制，导致一些地区无法正常连接网络。
为了解决这一问题，无线通信系统利用多天线技术已成为提高信号覆盖范围的有效手段。
本文将详细介绍无线通信如何利用多天线技术提高无线信号覆盖范围。
一、多天线技术简介多天线技术，又被称为MIMO（Multiple Input Multiple Output），是指在无线通信系统中，同时利用多个天线进行信号传输和接收的技术。
与传统的SISO（Single Input Single Output）技术相比，MIMO技术能够显著提高无线信号传输的效果，包括信号的覆盖范围、速率和可靠性。
二、MIMO技术原理与优势MIMO技术通过在发送端和接收端分别配置多个天线，实现多个信号的并行传输，并通过信道矩阵的运算将这些信号分离开来。
具体而言，MIMO技术可以利用空间分集、空间复用等技术手段，提高信号的容量和抗干扰能力。
1. 空间分集空间分集是指利用多个天线接收到的多个信号，经过信道矩阵的计算和处理，将原本相互干扰的信号分离开来。
通过空间分集技术，可以提高信号的可靠性和鲁棒性，从而实现更广泛的无线信号覆盖范围。
2. 空间复用空间复用是指利用多个天线发送不同的信号，通过信道矩阵的计算和处理，将这些信号同时传输到不同的接收终端。
通过空间复用技术，可以提高信号的容量和传输速率，进一步扩大无线信号的覆盖范围。
MIMO技术在无线通信领域具有以下优势：1. 提高信号覆盖范围通过利用多个天线进行信号传输和接收，MIMO技术能够有效抵抗传输过程中的多径效应，减少信号的衰减和干扰，从而提高信号的覆盖范围。
特别是在城市高楼、山区等信号受阻的区域，MIMO技术能够克服传统无线通信系统的信号衰减问题，实现更广泛的信号覆盖。
2. 提升信号传输速率MIMO技术通过并行传输多个信号，利用空间复用技术提高信号的传输速率。
MIMO 技术的关键是有效避免天线之间的干扰，以区分多个并行数据流。
众所周知，在水平衰落信道中可以实现更简单的MIMO 接收。
而在频率选择性信道中，由于天线间干扰和符号间干扰混合在一起，很难将MIMO 接收和信道均衡分开处理。
如果采用将MIMO 接收和信道均衡混合处理的MIMO 接收均衡的技术，则接收机会比较复杂。
因此，由于每个OFDM 子载波内的信道(带宽只有15KHz)可看作水平衰落信道，MIMO 系统带来的额外复杂度可以控制在较低的水平（随天线数量呈线性增加）。
相对而言，单载波MIMO 系统的复杂度与天线数量和多径数量的乘积的幂成正比，很不利于MIMO 技术的应。
MIMO 系统在一定程度上可以利用传播中多径分量，也就是说MIMO 可以抗多径衰落，但是对于频率选择性深衰落，MIMO 系统依然是无能为力。
目前解决MIMO 系统中的频率选择性衰落的方案一般是利用均衡技术，还有一种是利用OFDM。
4G 需要极高频谱利用率的技术，而OFDM 提高频谱利用率的作用毕竟是有限的，在OFDM 的基础上合理开发空间资源，也就是MIMO-OFDM，可以提供更高的数据传输速率。
另外ODFM 由于码率低和加入了时间保护间隔而具有极强的抗多径干扰能力。
由于多径时延小于保护间隔，所以系统不受码间干扰的困扰，这就允许单频网络（SFN）可以用于宽带OFDM系统，依靠多天线来实现，即采用由大量低功率发射机组成的发射机阵列消除阴影效应，来实现完全覆盖。
1、多普勒频移设手机发出信号频率为fT，基站收到的信号频率为fR，相对运动速度为Ｖ，Ｃ为电磁波在自由空间的传播速度(光速)；fdoppler即为多普勒频移。
例360km/h车速，3GHz频率的多普勒频移：子载波间隔确定-多普勒频移影响￭2GHz频段，350km/h带来648Hz的多普勒频移，对高阶调制（64QAM）造成显著影响。
￭低速场景，多普勒频移不显著，子载波间隔可以较小￭高速场景，多普勒频移是主要问题，子载波间隔要较大￭仿真显示，子载波间隔大于11KHz，多普勒频移不会造成严重性能下降￭当15KHz时，EUTRA系统和UTRA系统具有相同的码片速率，因此确定单播系统中采用15KHz的子载波间隔￭独立载波MBMS应用场景为低速移动，应用更小的子载波间隔，以降低CP开销，提高频谱效率，采用7.5KHz子载波￭Wimax的子载波间隔为10.98KHz，UMB的子载波间隔为9.6KHz2、OFDM（1）OFDM技术的优势￭频谱效率高各子载波可以部分重叠，理论上可以接近Nyquist极限。
mimo的原理及应用1. MIMO的简介多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）是一种无线通信技术，通过在多个天线之间传输和接收数据，提高无线信号的传输效率和可靠性。
MIMO技术在现代无线通信系统中得到了广泛应用，包括LTE、Wi-Fi和5G等。
2. MIMO的原理MIMO技术基于空间分集原理，利用多个天线同时发送和接收独立的数据流，通过多径传播的特性，将数据流在空间中分离出来，从而提高信号的传输速率和抗干扰能力。
MIMO系统的原理可以简单描述为以下几个步骤：1.信号发射端：将要发送的数据流分为多个独立的子流，并通过不同的天线同时发送。
2.多径传播：由于无线信号在传播过程中会经历多条路径，每条路径上的传播特性不同，因此到达接收端的信号会被分为多个不同的子信号。
3.空间分离：接收端的天线接收到的信号会受到多径效应的影响，通过对接收信号进行处理，可以将各个子信号分离出来。
4.信号处理：接收端对接收到的子信号进行处理和解调，恢复原始数据。
3. MIMO的优势和应用MIMO技术具有以下几个优势，使其在无线通信系统中得到广泛应用：3.1 增强信号传输速率通过多个天线同时发送和接收多个子信号，MIMO技术可以大大增加信号的传输速率。
每个天线都可以发送不同的数据流，从而增加了系统的总传输能力。
3.2 提高系统容量和覆盖范围MIMO技术通过空间分集原理，可以在有限的频谱资源下提高系统的容量。
通过合理设计和布置天线，可以达到更好的信号覆盖范围，提供更稳定和高质量的无线通信服务。
3.3 抗干扰和抑制多径衰落由于MIMO系统利用了多个天线和多径传播的特性，可以利用接收信号的空间分离性质抑制干扰信号和多路径信号的衰落。
这使得MIMO系统在复杂的无线信道中具有较好的抗干扰能力和稳定性。
3.4 支持多用户和多任务传输MIMO技术可以同时为多个用户提供高速和可靠的无线通信服务，支持多用户之间的同时传输。
MIMO天线3种技术及应用场景分析0 前言多入多出（MIMO）系统指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统。
研究证明，MIMO 技术非常适用于城市内复杂无线信号传播环境下的无线宽带宽带通信系统，在室内传播环境下的频谱效率可以达到20～40 bit/s/Hz；而使用传统无线通信无线通信技术在移动蜂窝中的频谱效率仅为1～5 bit/s/Hz，在点到点的固定微波系统中也只有10～12 bit/s/Hz。
通常，射频信号多径会引起衰落，因而被视为有害因素。
然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。
MIMO技术作为提高数据传输速率的重要手段得到人们越来越多的关注，被认为是新一代无线通信技术的革命。
1 MIMO系统的3种主要技术当前，MIMO技术主要利用发射分集的空时编码、空间复用和波束成型等3种多天线技术来提升无线传输速率及品质。
1.1 发射分集的空时编码基于发射分集技术的空时编码主要有2种，即空时分组码（STBC）和空时格码（STTC）。
虽然空时编码方案不能直接提高数据率，但是通过这些并行空间信道独立、不相关地传输信息，从而使信号在接收端获得分集增益，为数据实现高阶调制创造条件。
1.1.1 空时分组码（STBC）STBC在发射端对数据流进行联合编码以减小由于信道衰落和噪声所导致的符号错误率，它通过在发射端增加信号的冗余度，使信号在接收端获得分集增益，空时分组码是将同一信息经过正交编码后从多根天线发射出去。
MIMO系统的原理，传输信息流s（k）经过空时编码形成N个信息子流 ci（k），i=1，．．．，N。
这N个信息子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。
多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。
特别是这N个子流同时发射信号，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。
若各发射接收天线间的通道响应独立不相关，则多入多出系统可以创造多个并行空间信道。
LTE的原理及应用1. 引言近年来，随着移动通信技术的迅速发展，移动互联网的普及使得人们对于更快速、更稳定的网络连接有了更高的需求。
LTE（Long Term Evolution，长期演进）作为第四代移动通信技术，具备更高的数据传输速度、更低的时延以及更好的网络覆盖能力，成为了现代移动通信领域的主流技术。
2. LTE的原理LTE基于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术，通过将数据分成多个子载波进行传输，实现高速数据传输。
其关键技术包括：2.1 多天线技术LTE系统中采用多天线技术，包括MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）和Beamforming技术。
MIMO技术允许同时使用多个发射天线和接收天线，通过空间复用和空间多路径效应提高了信号的传输速度和可靠性。
Beamforming技术则通过根据接收信道的信息对信号进行调整，使得信号传输更加稳定。
2.2 资源分配与调度LTE系统采用动态资源分配和调度技术，根据用户需求和网络状况动态分配网络资源，实现更好的网络性能。
资源分配包括频谱资源和时域资源的分配，调度算法根据用户的需求和网络负载情况，在空闲资源中为用户分配资源。
2.3 链路适应技术LTE系统通过链路适应技术，根据用户的信道条件和数据需求自适应地调整传输的调制方式和编码方式，从而在不同的信道条件下实现高效的传输。
3. LTE的应用LTE的高速数据传输和低时延特性使其在各个领域都有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1 移动通信LTE作为第四代移动通信技术，已在全球范围内广泛应用。
用户可以通过LTE网络实现高速的移动通信、视频通话、网络游戏等应用。
3.2 物联网物联网是指通过互联网将各类物品相互连接并实现信息的交互。
LTE的高速数据传输和低功耗特性，使得其成为连接物联网设备的理想选择。
MIMO技术及其应用方案摘要：MIMO技术是无线移动通信领域智能天线技术的重大突破，它能在不增加带宽的情况下提高通信系统的容量和频谱利用率，是下一代移动通信系统中最富有竞争力的关键技术。
本文介绍了MIMO的技术原理及其在LTE空中接口的应用方案。
关键词：MIMO OFDM LTE一、引言随着无线通信技术的快速发展，频谱资源的严重不足已经成为无线通信的瓶颈。
如何充分利用有限的频谱资源，提高频谱利用率，是当前通信界研究的热点课题之一。
MIMO又称为多入多出（Multiple-Input Multiple-Output）系统，是指在发射端和接收端同时使用多个天线的通信系统，该系统采用空时处理技术进行信号处理，它能充分利用空间资源，通过多个天线实现多发多收，在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率。
显示出明显的优势，被视为下一代移动通信的核心技术[1]。
OFDM作为多载波调制技术具有频谱利用率高、抗选择性衰落能力强等突出的优点，具有广阔的应用前景，被认为是第四代移动通信的支柱技术。
本文介绍了MIMO技术原理，给出了MIMO技术在LTE空中接口的应用方案，对促进下一代移动通信技术的发展有一定指导意义。
二、MIMO技术原理引入MIMO（Multiple-Input Multiple-Out-put）目的就是利用多天线来抑制信道衰落，提高无线信道容量和频谱利用率。
通常，多径要引起衰落，因而被视为有害因素。
然而研究结果表明，对于MIMO系统来说，多径可以作为一个有利因素加以利用。
图1所示为MIMO系统的原理图。
传输信息流S（k）经过空时编码形成N个信息子流Ci（k），i=1，……，N。
这N个子流由N个天线发射出去，经空间信道后由M个接收天线接收。
多天线接收机利用先进的空时编码处理能够分开并解码这些数据子流，从而实现最佳的处理。
图1 MIMO系统原理特别是，这N个子流同时发送到信道，各发射信号占用同一频带，因而并未增加带宽。
1.2MIMO技术MIMO（Multiple-Input Multiple-Output）技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而改善通信质量。
LTE系统的下行MIMO技术支持2×2的基本天线配置。
下行MIMO技术主要包括：空间分集、空间复用及波束成形3大类。
与下行MIMO相同，LTE系统上行MIMO技术也包括空间分集和空间复用。
在LTE系统中，应用MIMO技术的上行基本天线配置为1×2，即一根发送天线和两根接收天线。
考虑到终端实现复杂度的问题，目前对于上行并不支持一个终端同时使用两根天线进行信号发送，即只考虑存在单一上行传输链路的情况。
1.2.1空间分集空间分集分为发射分集、接收分集两种。
1.发射分集发射分集是在发射端使用多幅发射天线发射信息，通过对不同的天线发射的信号进行编码达到空间分集的目的，接收端可以获得比单天线高的信噪比。
空间发射分集常用的技术包含空时发射分集（STTD）、时间切换发射分集（TSTD）、频率切换发送分集（FSTD）、空频发射分集和循环延迟分集（CDD）等。
LTE系统中，为了确保控制信道可靠传输，控制信道普遍采用发送分集方式传输。
（1）空时发射分集空时发射分集（STTD）主要是指将空间分集与空时编码相结合的方案，它是目前最为广泛关注的分集方案，STBC的主要思想是在空间和时间两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和时间分集的效果，从而降低信道误码率，提高信道可靠性，如下图1-5所示。
空时发射分集方法对信道衰落的抑制能力使它能够使用高阶的调制方式减少复用因子，用来提高系统容量。
天线1天线2图1-5 STTD发射分集编码方式（2）空频发射分集空频发射分集将同一组数据承载在不同的子载波上面获得频率分集增益。
SFBC（Space Frequency Block Code，空频块码）的主要思想是在空间和频率两个维度上安排数据流的不同版本，可以有空间分集和频率分集的效果。
个人也是学习中，算不上高手，说下我的理解：1、最早的多天线技术出现在接收端多天线接收，由于在接收端有多天线，可以形成多条接收通道,从而可以对抗无线信道的深度衰落，显然嘛：多条接收通道同时处于深度衰落的可能性肯定是小于单条接收通道处于深度衰落的可能性，这样就能改善传输质量，提高无线传输的可靠性。
这种技术又叫“收分集”技术，可以应用在基站或手机侧，而且显然由于不涉及到互操作，所以也不用标准化。
从而最先在无线系统中使用。
因为不用标准化，所以在LTE中我们就没有看到这方面的内容。
2、“收分集”技术的应用又给了人们启发：如果手机接收端部署多天线，显然对手机的成本和复杂度是有提高的。
能否把多天线部署在发射端来提高接收端的信道可靠性呢？这样一来：手机只用单个天线，复杂度和成本都在基站一侧，由系统侧承担，岂不乐哉?然而问题随之而来：如果发射端单纯的用多天线发射相同的数据流，它们实际上是相互干扰的，不但起不了分集的作用，而且可能会相互抵消！要多天线发射起到提供增益，而不相互打架，就需要特别的信号处理技术。
(以下都两天线发射为例，H表示复数的共轭,exp()表示一个复数，）牛人1: Alamouti天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{-H(x2),H(x1), .......}这种发射编码方案相当于在形成2个正交的信道(为啥？)，从而可以提高传输可靠性这种发射编码方案被用在LTE中就是Mode 2“发射分集”方案牛人2: 无名天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{x1*exp(b1),x2*exp(b2), .......}这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个大的相位偏移后再发射相当于在信道中人为造成多径效应(为啥？)，从而可以提高传输可靠性这种发射编码方案被用在LTE中就是CDD“分集”方案，LTE中CDD不单独使用，只和空间复用技术结合在一起使用。
牛人3: 无名天线1发射{x1, x2, .......}天线2发射{x1*exp(B1),x2*exp(B2), .......}这种发射编码方案天线1正常发射，天线2把数据加上一个相位偏移后再发射。
